Entwicklung einer wirtschaftlichen Verfahrensvarinte des UP-Schweißens in Querposition (PC) an großen Blechdicken für die Anwendung an Off-Shore Strukturen und im Schiffbau (UP Quer) [AVIF-Nr. A 273]

Durchführende Stelle: SLV Mecklenburg-Vorpommern (Dr. Peters),  FhG AGP Rostock (Prof. Wanner)

Bearbeitungszeitraum: 01.02.2012 bis 31.01.2014

Abschlussbericht: CMT 31/2015


Motivation / Ausgangssituation

Der steigende Druck der Politik aufgrund des Klimaschutzes und der Versorgungssicherheit verstärkt erneuerbare Energien zu erschließen, zeigt sich unter anderem in der Zielstellung, bis 2030 im Nordseeraum 25.000 MW Windenergieanlagenleistung zu installieren.

Aufgrund der hohen Baugeschwindigkeit und daraus resultierender Logistikprobleme müssen alternative Fügeverfahren gefunden werden. Dabei kann das UP-Quernahtschweißen für das Aufsetzen von Rohrschüssen bzw. die Anbindung fertiger Rohre an das Fundament in verschiedenen Fertigungsstufen eine Lösung sein. Im Vergleich zum bisher fast ausschließlich eingesetzten MSG-Schweißprozess, ist bei erfolgreicher Entwicklungsarbeit, eine höhere Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit in der notwendigen Kleinserienfertigung erreichbar.

 

Zusammenfassung der geplanten Ziele und Lösungsschritte

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer wirtschaftlichen Technologie für das einseitige UP-Schweißen in Querposition an Blechdicken von 13 mm bis zu 80 mm. Dabei sollen insbesondere durch die Entwicklung/Anpassung geeigneter Geräte- und Geräteführungstechnik sowie die Entwicklung einer Mehrdraht-Technologie, die vom Schweißen in Wannenposition (PA) bekannten wirtschaftlichen Vorteile des UP-Schweißens auf das Schweißen in Querposition (PC) übertragen werden. In Zusammenarbeit mit Herstellern von Gerätetechnik und den Endnutzern wird der erste Hauptschwerpunkt bearbeitet, der die Voraussetzung für den Einsatz einer weiterentwickelten Technologie zum UP-Quernahtschweißen darstellt. Wichtig ist es hierbei, die Geräteführungstechnik so weiter zu entwickeln, dass das Schweißen an der eigentlichen Stahlstruktur zur Befestigung von Führungsschienen o.ä. vermieden bzw. minimiert wird. Für die parallel beginnenden Entwicklungsarbeiten im zweiten Hauptschwerpunkt werden stromquellenseitig Systeme der Firma Lincoln vom Typ Power Wave AC/DC 1000 zum Einsatz kommen. Die Stromquelle mit der Waveform Control Technology erlaubt es dem Bediener, die Amplituden- und Zeit-Balancen gezielt zu beeinflussen, um den Einbrand zu variieren und auch die Abschmelzleistung zu erhöhen. Diese Kennlinien der Waveform Control Technology werden derzeit in Position PA angewendet. Somit ist diese Technologie eine optimale Voraussetzung zur Entwicklung von geeigneten Arbeitspunkten für die Querposition, in Zusammenarbeit mit Schweißanlagenherstellern, unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Abschmelzleistung, welche in die bestehende Anlagentechnik integriert werden soll. Darüber hinaus soll eine geeignete Draht/Pulver-Kombination mit Drahtherstellern entwickelt werden, welche optimierte Stützwirkungen der Schlacke, Schweißgeschwindigkeitserhöhung und mechanisch technologische Eigenschaften besitzt. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeiten an einem Demonstrator in Originalgröße bei einem der beteiligten Endnutzer vorgestellt.

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